مركب غير معدني يتكون من السيليكون والنيتروجين ، نيتريد السيليكون (Si3N4) هو أيضًا مادة خزفية متقدمة مع مزيج أكثر قابلية للتكيف من الخصائص الميكانيكية والحرارية والكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع معظم أنواع السيراميك الأخرى ، فهو سيراميك عالي الأداء مع معامل تمدد حراري منخفض يوفر مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.
سمات
نظرًا لمعامل التمدد الحراري المنخفض ، تتمتع المادة بمقاومة عالية للصدمات الحرارية ومتانة جيدة للكسر. قطع العمل Si3N4 مقاومة للصدمات والصدمات. يمكن أن تتحمل قطع العمل درجات حرارة تشغيل تصل إلى 1400 درجة مئوية ومقاومة للمواد الكيميائية والتأثيرات المسببة للتآكل والمعادن المنصهرة المحددة مثل الألومنيوم ، وكذلك الأحماض والمحاليل القلوية. ميزة أخرى هي كثافته المنخفضة. تتميز بكثافة منخفضة من 3.2 إلى 3.3 جم / سم 3 ، وهي تقريبًا خفيفة مثل الألمنيوم (2.7 جم / سم 3) ، ولها أقصى مقاومة للانحناء تبلغ 900 ميجا باسكال.
بالإضافة إلى ذلك ، يتميز Si3N4 بمقاومة عالية للتآكل ويتجاوز خصائص درجات الحرارة العالية لمعظم المعادن ، مثل مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف. إنه يوفر مزيجًا فائقًا من مقاومة الزحف والأكسدة ويتفوق على قدرات درجات الحرارة العالية لغالبية المعادن. بفضل الموصلية الحرارية المنخفضة ومقاومة التآكل القوية ، يمكنها تحمل أقسى الظروف في أكثر التطبيقات الصناعية تطلبًا. علاوة على ذلك ، يعد نيتريد السيليكون خيارًا رائعًا عندما تكون هناك حاجة إلى إمكانات عالية في درجات الحرارة وأحمال عالية.
ملكيات
● صلابة عالية للكسر
● قوة انثناء جيدة
● كثافة منخفضة للغاية
● مقاومة الصدمات الحرارية القوية لا تصدق
● ارتفاع درجة حرارة العمل في الأجواء المؤكسدة
أسلوب الإنتاج
تؤدي العمليات الخمس المختلفة المستخدمة في صنع نيتريد السيليكون إلى مواد وتطبيقات عمل مختلفة قليلاً.
SRBSN (نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل)
GPSN (نيتريد السيليكون الملبد بضغط الغاز)
HPSN (نيتريد السيليكون المضغوط الساخن)
HIP-SN (نيتريد السليكون المضغوط الساخن بشكل متساوي الضغط)
RBSN (نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل)
من بين هؤلاء الخمسة ، يعد GPSN أكثر طرق الإنتاج استخدامًا.
أمثلة التطبيق
الكرات والعناصر المتدحرجة للضوء
نظرًا لصلابتها الكبيرة في التصدع وخصائصها الترايبولوجية الجيدة ، فإن سيراميك نيتريد السيليكون مناسب بشكل مثالي للاستخدام ككرات وعناصر متدحرجة للمحامل الخفيفة والدقيقة للغاية وأدوات تشكيل السيراميك للخدمة الشاقة ومكونات السيارات شديدة الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم تقنيات اللحام مقاومة الصدمات الحرارية القوية ومقاومة درجات الحرارة العالية للمواد.
تطبيقات درجات الحرارة العالية
إلى جانب ذلك ، فقد تم استخدامه منذ فترة طويلة في تطبيقات درجات الحرارة العالية. حقيقة أنها واحدة من مواد خزفية متجانسة قليلة يمكنها تحمل الصدمات الحرارية الشديدة وتدرجات درجة الحرارة التي تنتجها محركات الصواريخ الهيدروجينية / الأكسجين.
صناعة السيارات
حاليًا ، تُستخدم مادة نيتريد السيليكون بشكل أساسي في صناعة السيارات في تطبيقات أجزاء المحرك ووحدات ملحقات المحرك ، مثل الشاحن التوربيني من أجل انخفاض القصور الذاتي وتقليل تأخر المحرك وانبعاثاته ، وسدادات التوهج لبدء التشغيل الأسرع ، وصمامات التحكم في غاز العادم لزيادة التسارع ، ومنصات الذراع المتأرجحة لمحركات الغاز لتقليل التآكل.
صناعة الإلكترونيات
نظرًا لخصائصه الكهربائية المميزة ، في تطبيقات الإلكترونيات الدقيقة ، يتم استخدام نيتريد السيليكون بشكل متزايد كعازل وحاجز كيميائي في إنتاج دوائر متكاملة للتغليف الآمن للأجهزة. يتم استخدام نيتريد السيليكون كطبقة تخميل مع حاجز انتشار عالي ضد أيونات الصوديوم والماء ، وهما سببان رئيسيان للتآكل وعدم الاستقرار في الإلكترونيات الدقيقة. في المكثفات للأجهزة التناظرية ، تُستخدم المادة أيضًا كعازل كهربائي بين طبقات البولي سيليكون.
خاتمة
سيراميك نيتريد السيليكون عبارة عن مواد مفيدة. كل نوع من هذا السيراميك له ميزات فريدة تجعله مفيدًا في مجموعة متنوعة من القطاعات. إن فهم الأنواع العديدة من سيراميك نيتريد السيليكون يجعل من السهل اختيار الأفضل لتطبيق معين.
